4 埋地鋼管防腐層等級的設計
??? 聚乙烯類管道防腐層(夾克、3PE)的普通級與加強級差別僅在于外層厚度的差異，膠粘帶、環(huán)氧粉末的普通級與加強級差別也是類似，所有施工程序是完全相同的。其實管道防腐的主要費用在于施工程序設備攤銷，材料用量是次要的。對于長輸管道，選用普通級可以節(jié)省一定的材料投資，由于城市燃氣管道通常較短，這種節(jié)省效果有限，相比于安全要求，應弱化這方面的考慮。根據(jù)《城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼質管道腐蝕控制技術規(guī)程》，僅對于口徑200mm以下的城市燃氣低壓鋼管，在沒有雜散電流時，可以選擇普通級防腐層，其他情況一般都推薦加強級防腐。
??? 實際上，城市燃氣管道周邊往往存在強烈的雜散電流[3]，對在役管道的開挖檢測發(fā)現(xiàn)，許多腐蝕坑呈馬蹄型并見金屬光澤，剖面雖有起伏，但手感光滑，邊緣也較清晰，腐蝕產物為黑色粉末狀，無分層現(xiàn)象，就是典型的雜散電流腐蝕(圖3)。
?
對于雜散電流腐蝕的防護，人們有個誤區(qū)，往往會在流出段采用加強級防腐，因為這里的管道正在被腐蝕。這樣做的結果只是腐蝕區(qū)域的前后轉移，而無法避免腐蝕的發(fā)生，因為流入的電流總是要流出的。對于舊管道維修，由于通常只修補大的破損點，使得腐蝕電流更集中在未修補的小破損點處，形成“大陰極小陽極”的嚴重腐蝕局面，反而加快了穿孔的速度。正確的做法是，要在流入段(靠近其他被保護構筑物的輔助地床處)采用加強級防腐，盡力避免雜散電流的流入(圖4)。
?
??? 實際上，對于城市燃氣管道，即使目前土壤環(huán)境中暫時沒有明顯的雜散電流，考慮到未來城市的發(fā)展，防腐等級設計還是普遍采用加強級為宜。這也許可能造成浪費，但較之管道因雜散電流腐蝕穿孔，還是應未雨綢繆，防患于未然。因為地鐵雜散電流可能借助其他地下構筑物(如自來水管道)傳輸?shù)浇俟锿?，深圳特區(qū)外坪山次高壓管道距離已經開通的地鐵70余公里，電位檢測數(shù)據(jù)表明仍受到嚴重的雜散電流腐蝕，就是因為與之平行的其他管道在特區(qū)內靠近地鐵，將雜散電流的影響傳導到坪山所致。
5 埋地鋼管防腐層補口的設計
??? 除膠粘帶和帕羅特用本體材料補口外，其他防腐層補口基本上都采用熱收縮套，管道的補口必須在現(xiàn)場完成，相對防腐廠施工條件要差得多，現(xiàn)實中管道腐蝕大多都是發(fā)生在補口處。選擇合適的熱收縮套是改善補口質量，進而保證整體防腐效果的重要環(huán)節(jié)。
熱收縮套結構與膠粘帶類似，但聚乙烯背材為輻射交聯(lián)后拉伸定型的，膠粘劑是熱熔膠，而非壓敏膠。在現(xiàn)場將之松松地套在焊口上，用火焰烘烤外側時，背材會緊密地收縮包覆在鋼管上，內層膠粘劑會熔化填充所有空隙，與管體防腐層一同構成連續(xù)的防腐結構(圖5)。
?
??? 熱收縮套背材有高壓聚乙烯和中壓聚乙烯兩類。按ASTM D1248規(guī)定，高密度聚乙烯的密度在0.940以上，中密度聚乙烯密度范圍為0.926～0.940。高密度意味著更高的機械強度、更好的耐熱性、更低的透氣性和水蒸氣透過性。
??? 國內熱收縮套行業(yè)標準未規(guī)定背材密度，由于國產膠粘劑難以確保其與高密度聚乙烯的有效粘結。背材都是選用中密度聚乙烯；為彌補中密度聚乙烯強度的不足，行業(yè)標準規(guī)定背材厚度不得小于1.5mm.膠粘劑厚度只需大于0.8mm，形成厚背薄膠結構。國外標準要求熱收縮套背材密度＞0.940，即必須用高密度聚乙烯，背材厚度只需大于等于1.0mm，膠粘劑厚度卻要大于1.2mm，與國內恰好相反，為薄背厚膠結構。
??? 中密度聚乙烯制作的熱收縮套，耐熱較差，烘烤時容易開裂，故操作人員往往烤的欠火，較厚的背材更使得膠粘劑難以充分熔融，較薄的膠粘劑層不利于密封。高密度聚乙烯制做的熱收縮套，耐熱性好，操作人員敢于烘烤，較薄的背材使得膠粘劑容易充分熔融，較厚的膠粘劑層又增加了密封的有效性，可以在施工水平較差的情況下，保持較好的防腐性能。
??? 城市管道施工補口作業(yè)空間狹窄，選用施工技術要求較低產品是提高防腐質量的有效方法，雖然要付出較多的費用購買進口熱收縮套材料，相比后期修復還是經濟的多。對于普通地段大開挖施工管段，在環(huán)境良好情況下，補口可以選擇國產熱收縮套，以降低成本，但對于定向鉆、頂管、水下開挖等難以維護的管段，應該選用進口熱收縮套。實際上，國家行業(yè)標準規(guī)定3PE管體外防腐層都是高密度聚乙烯，按照防腐設計一般原則，補口選用中密度聚乙烯熱收縮套本身是不合適的，最好選用高密度聚乙烯制成的熱收縮套，以保持其匹配性。
6 小結
???(1) 城市埋地管道與長輸管道的周邊環(huán)境有較大差別，必須在遵守相關設計標準的基礎上，根據(jù)城市埋地管道的特點進行相應的調整，才能達到最佳效果。
??? (2) 要針對各種防腐層的特點及適用范圍，因地制宜進行設計。埋地管道在經歷不同的地質單元或具有不同的運行參數(shù)時，應分段選用不同防腐層。
??? (3) 即使土壤環(huán)境中暫時沒有明顯的雜散電流，考慮到未來城市的發(fā)展，防腐等級設計還是普遍采用加強級為宜。
??? (4) 對于定向鉆、頂管、水下開挖等難以維護的管段，最好選用帕羅特防腐層；如果選擇3PE防腐層，補口要用高密度聚乙烯制成的熱收縮套。
參考文獻
1 楊印臣.地下管道檢測與評估[M].北京：中國石油工業(yè)出版社，2008
2 楊印臣.地下管道和儲罐管理維護實用技術[M].廣州：華南理工大學出版社，2005
3 曹備，張琳，楊印臣.地下管道腐蝕控制與檢測評估[M].北京：中國方正出版社，2007
煉油裝置中管道硫化氫腐蝕及防護
長輸燃氣管道的安全保護距離
